一种起重机双高度限位检验试验装置的设计分析

邹石桥，喻颖，欧宁波，谌晓波，齐青松，张娜

（1.湖南省特种设备检验检测研究院，湖南 长沙 410117；2.湖南省特种设备检验检测研究院湘潭分院，湖南 湘潭411204；3.湖南浚源电梯有限公司，湖南 长沙 410013）

1 引言

根据近年来特种设备事故统计和原因分析，在桥式、门式起重机使用过程中，由于高度限位装置的配置不当、缺失、损坏和失效等原因引起的事故所占比例较高。同时，起重机械作业人员无证操作、违章操作也是导致事故发生的重要因素。为进一步落实起重机械生产和使用单位的安全主体责任，减少事故发生，保障起重机械的安全使用，市场监管总局决定开展起重机械隐患排查治理工作。2021年3月9日，国家市场监督管理总局办公厅下发了《市场监督管理总局办公厅关于开展起重机械隐患排查治理工作的通知》（市监特设发[2021]市监特设发[2021]16号）（以下简称市监特设发[2021]16号文），文件要求对“新出厂的桥式、门式起重机，应当同时安装2种不同形式的高度限位装置，如重锤式、断火式、压板式高度限位器等任意2种”；对“（采用非传动式高度限位装置的）在用桥、门式起重机，应当加装1套不同于原配置形式的高度限位装置，确保该设备满足双限位装置的要求”。按照市监特设发[2021]16号文要求，2022年3月31日前对在用桥、门式起重机应排查整治到位，同时，市监特设发[2021]16号文还对检验和试验提出了要求，即“应增加双限位装置的检验项目”。

按照目前起重机的设计及安全保护装置的配置情况，几乎所有采用电动葫芦作为起升机构的起重机（含《特种设备目录》中的电动单梁起重机、电动单梁悬挂起重机、电动葫芦桥式起重机、电动葫芦门式起重机等，为便于描述，下文中统一采用电动单梁起重机来概括代替前述所采用电动葫芦作为起升机构的起重机）均在文件规定的整治范围之内。

2 目前双高度限位装置的整改方式及检验试验存在的问题

目前，使用较广的电动单梁起重机基本上均采用电动葫芦上的断火开关作为高度限位装置（如图1所示），断火开关属于文件规定的“非传动式高度限位”，因此，电动单梁起重机均需要按照市监特设发[2021]16号文要求进行整改，加装一套不同于原配置形式的高度限位装置，以提高其本质安全性能。

图1 断火开关电气原理图

对于电动单梁起重机，通常的整改方案是增加一套重锤式高度限位装置（如图2所示），整改时，在起重机的上升控制线路中串入重锤式高度限位装置的一副电气触点。钢丝绳从重锤孔中穿过，当吊钩起升至设定高度，吊钩顶起重锤，使重锤式高度限位装置动作，断开起升电源，使起升机构停止上升，从而起到安全保护的作用。

一般而言，重锤式高度限位装置作为第一高度限位在起升过程中首先动作，其动作后，串入控制电路的重锤式高度限位装置电气触点断开，使串联在起升控制回路中的起升接触器线圈断电，起升接触器断开，起升机构失电，吊钩停止起升动作。若因重锤式高度限位装置损坏、断线等故障，重锤式高度限位装置失效，未能切断起升机构的电源，吊钩就会继续上升，当吊钩达到第二高度限位装置（断火开关）的设定高度，钢丝绳带动导绳器拨动断火开关，使其断开，从而切断起升机构电源，起到安全保护作用。

由加装的重锤式高度限位装置和电动葫芦上原有的断火开关组成的双高度限位装置对电动单梁起重机起升机构起到双重保护作用，提升了起升机安全保护装置的动作可靠性，也提升了电动单梁起重机的本质安全性能。

加装了重锤式高度限位之后，虽然能提升电动单梁起重机的安全性能，但却给检验工作带来了很大的难度，原因如下。

图2 断火开关、加装了重锤式高度限位装置的实物图

一是重锤式高度限位装置动作之后，如不采用短接线在起重机电气控制箱内（一般安装在主梁一侧）短接串入起升控制电路中的重锤式高度限位装置电气触点，电动葫芦就无法继续上升，也就无法继续完成对第二套高度限位装置（断火开关）有效性的检验验证，这也是目前加装了重锤式高度限位装置的电动单梁起重机双高度限位检验中的一大难点，很多检验员在检验过程中，只检验验证了最先动作的那一套高度限位装置的功能有效性，这是在双高度限位装置检验项目上的漏检、错检，这种检验不到位的情况可能引发非常危险的后果。

二是要短接串入控制电路中的重锤式高度限位装置电气触点，就必须爬上起重机主梁，才能在电气控制箱内对该电气触点（即图3中的37、39点）进行短接操作，登高带电作业存在高空坠落的风险，非常危险，增加了检验过程中的安全风险，因此这种常规的短接检验法容易引发检验人身安全事故，是不可取的。

图3 起升控制电气线路的改进设计

三是目前很多厂房并未设计专用钢梯，没有维修平台，检验人员无法爬上起重机主梁或在专用的维修平台上进行短接操作。即使某些单位配置了移动式升降平台，很多也达不到主梁的高度，无法完成短接作业，这给检验工作增加了很大的难度。

因此，可以设计直接通过控制手柄（或操作台）来实现电动单梁起重机双高度限位装置检验试验装置和电路，使双高度限位装置检验变得安全方便、操作简单、实用直观，又能提高检验质量和效率是非常必要的。

3 双高度限位装置检验试验装置的设计思路及技术要点

3.1 设计思路

要解决以上问题，只需在电动单梁起重机（线控）控制手柄内增加2根线（用作重锤式高度限位装置电气触点的短接线），这相当于将短接线“延长”至地面，并且长期“安装”在电动单梁起重机电气控制回路上。

如图3所示，对现有电动单梁起重机加装第二套高度限位装置，并对其起升机构的控制电路进行改进设计，在起升机构控制电路中串入1副重锤式高度限位装置电气触点，再加入1个短接回路。然后，设计一种起重机控制手柄（或操控台），即在现有控制手柄的基础之上，增加1个“测试”按钮（建议为白色），按压“测试”按钮，以其通断来控制重锤式高度限位装置电气触点的短接回路，通过短接使重锤式高度限位装置暂时失效，以实现双高度限位装置的便捷检验，如图4所示（注：红色框内为重锤式高度限位装置的电气触点及其短接回路）。

图4 现有控制手柄基础上的“测试”按钮设计

由图3、图4可知，在进行双高度限位装置项目的检验时，程序如下：先按“起升”按钮，吊钩上升，直至重锤式高度限位装置动作，重锤式高度限位装置电气触点断开，然后，按住“测试”按钮不松，以短接重锤限位装置电气触点，同时，按压“起升”按钮，直至断火开关动作。如果检验试验时，能按顺序使重锤式高度限位装置、断火开关动作，并且，2个高度限位装置均能切断起升机构电源，使之停止运行，则说明该电动单梁起重机的双高度限位装置功能有效，否则，不能满足市监特设发[2021]16号文的相关技术要求。

由上述试验程序可知，检验员站在地面上，仅借助加装“测试”按钮的控制手柄即可不用登高至起重机主梁上对电气控制箱内重锤式高度限位装置电气触点进行短接操作，完成双高度限位装置的检验试验，既能保障检验员的人身安全，又可以实现快捷高效的检验。

3.2 技术要点

该双高度限位装置检验试验装置的设计既要在技术上满足短接重锤式高度限位装置电气触点的要求，又要保证检验试验过程中的安全性、可靠性。因此，在设计、制造、施工等过程中必须满足以下技术要点：

（1）在现有控制手柄的基础上，增加1个可自动复位的“测试”按钮，对控制手柄的制造过程来说，改动非常小，也非常简单，便于快速实现量产。

（2）“测试”按钮应采用防误操作设计，其实现方式可以但不限于：（a）带有护圈的按钮；（b）带翻盖护罩的按钮，等。

（3）在“测试”按钮上（或旁边）标明“测试”字样，用于提醒操作者，同时，应该在起重机的《安装使用维护说明书》上增加“测试”按钮的使用方法。

（4）“测试”按钮应为自动复位型，常开触点（即：正常弹起位置为断开状态，按下去之后为接通状态，此时，重锤式高度限位装置电气触点被短接）。

4 结语

国家市场监督管理总局下发市监特设发[2021]16号文的目的是为了提高起重机的本质安全性，因此，加装第二高度限位装置后，日常使用检查和定期检验过程中对双高度限位装置功能有效性的检验验证非常重要。本文提供的设计方案，对起重机原来的控制电路改动最小，很容易实施，且能方便快捷地实现双高度限位装置项目的检验试验，既安全又高效，适合批量生产和大范围推广。